本發(fā)明涉及水土保持監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體地涉及一種土壤侵蝕分析方法、一種土壤侵蝕分析系統(tǒng)、一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)及一種電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、目前，土壤侵蝕地區(qū)主要集中在黃土高原、長(zhǎng)江中上游丘陵及東北平原地。土壤侵蝕的分布廣、面積大、類型多且成因復(fù)雜。近年，在人工智能的興起下，現(xiàn)有技術(shù)可實(shí)現(xiàn)單一小流域土壤侵蝕動(dòng)態(tài)計(jì)算，但計(jì)算多為固定區(qū)域，跨區(qū)域計(jì)算需大量時(shí)間、人力、資金投入重新建立模型。另外現(xiàn)有技術(shù)需要大量長(zhǎng)周期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，這些現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)投入大、時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法滿足企業(yè)中短期水土保持工作的需求。

2、企業(yè)每年需投入大量資金進(jìn)行水土保持工作，而土壤侵蝕量作為水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的重要指標(biāo)，既可以驗(yàn)證企業(yè)水土保持工作成效也可為未來(lái)水土保持工作計(jì)劃提供支撐。因此，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)跨區(qū)域小流域進(jìn)行土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以對(duì)不同區(qū)域的土壤侵蝕進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和土壤侵蝕變化預(yù)測(cè)，從而分析不同區(qū)域的土壤侵蝕未來(lái)變化趨勢(shì)，以為生成水土保持措施建議提供支持是目前亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施方式的目的是提供一種土壤侵蝕分析方法及系統(tǒng)，以至少解決上述的如何實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)跨區(qū)域小流域進(jìn)行土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以對(duì)不同區(qū)域的土壤侵蝕進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和土壤侵蝕變化預(yù)測(cè)的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種土壤侵蝕分析方法，包括：將預(yù)處理后的目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練完成的土壤侵蝕計(jì)算模型中，以生成目標(biāo)區(qū)域的當(dāng)前土壤侵蝕等級(jí)圖，得到目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕計(jì)算結(jié)果；將預(yù)處理后的目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練完成的土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型中，以對(duì)目標(biāo)區(qū)域在預(yù)設(shè)未來(lái)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的土壤侵蝕等級(jí)圖進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；其中，預(yù)設(shè)未來(lái)時(shí)間長(zhǎng)度表征以當(dāng)前時(shí)刻為時(shí)間起點(diǎn)的預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度的未來(lái)時(shí)間；基于目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕計(jì)算結(jié)果、土壤侵蝕預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)置數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行土壤侵蝕分析，得到土壤侵蝕分析結(jié)果。

3、可選的，上述目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)的獲取規(guī)則包括：將目標(biāo)區(qū)域的檢索范圍數(shù)據(jù)輸入至預(yù)置數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行匹配，以獲得目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)；其中，目標(biāo)區(qū)域的檢索范圍數(shù)據(jù)包括目標(biāo)區(qū)域的幾何邊界參數(shù)、數(shù)據(jù)采集起止日期參數(shù)、數(shù)據(jù)分辨率參數(shù)、云量閾值參數(shù)和文件格式參數(shù)；預(yù)置數(shù)據(jù)庫(kù)包括多種數(shù)據(jù)源；目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)包括目標(biāo)區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)和土地管理數(shù)據(jù)。

4、可選的，上述目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)的預(yù)處理規(guī)則包括：分別對(duì)目標(biāo)區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)和土地管理數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；其中，目標(biāo)區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)的預(yù)處理規(guī)則包括：批量讀取目標(biāo)區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的文件夾，以構(gòu)建氣象數(shù)據(jù)列表，并對(duì)氣象數(shù)據(jù)列表中的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗；目標(biāo)區(qū)域的影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理規(guī)則包括：在確定目標(biāo)區(qū)域的影像數(shù)據(jù)完整的情況下，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行影像處理，得到目標(biāo)區(qū)域的影像處理數(shù)據(jù)；其中，影像處理包括波段堆疊、幾何校正、大氣校正、影像拼接和影像裁切中的一種或多種；對(duì)目標(biāo)區(qū)域的影像處理數(shù)據(jù)依次進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換和重采樣，得到重采樣的影像數(shù)據(jù)；基于目標(biāo)區(qū)域的影像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型，匹配對(duì)應(yīng)的影像處理方案，并基于重采樣的影像數(shù)據(jù)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的影像處理方案，得到預(yù)處理后的目標(biāo)區(qū)域的影像數(shù)據(jù)；目標(biāo)區(qū)域的土壤數(shù)據(jù)的預(yù)處理規(guī)則包括：在確定目標(biāo)區(qū)域的土壤數(shù)據(jù)完整的情況下，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的土壤數(shù)據(jù)依次進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換和重采樣，得到重采樣的土壤數(shù)據(jù)；基于重采樣的土壤數(shù)據(jù)，生成并保存土壤數(shù)據(jù)圖；目標(biāo)區(qū)域的土地管理數(shù)據(jù)的預(yù)處理規(guī)則包括：在確定目標(biāo)區(qū)域的土地管理數(shù)據(jù)完整的情況下，對(duì)目標(biāo)區(qū)域的土地管理數(shù)據(jù)依次進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換和重采樣，得到重采樣的土地管理數(shù)據(jù)；基于重采樣的土地管理數(shù)據(jù)，生成并保存土地管理數(shù)據(jù)圖。

5、可選的，上述土壤侵蝕計(jì)算模型的訓(xùn)練規(guī)則包括：獲取預(yù)置數(shù)據(jù)庫(kù)中的多個(gè)第一預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)和各第一預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的土壤侵蝕數(shù)據(jù)，并對(duì)各第一預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)依次進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換、重采樣、裁切和歸一化處理，以將各第一預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)疊加為多通道柵格文件；對(duì)多通道柵格文件進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理，基于各第一預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的土壤侵蝕數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理后的多通道柵格文件，生成數(shù)據(jù)樣本集，并將數(shù)據(jù)樣本集按照預(yù)設(shè)比例分為第一訓(xùn)練集和第一測(cè)試集；基于貝葉斯優(yōu)化算法和預(yù)先設(shè)置的超參數(shù)搜索空間，對(duì)第一訓(xùn)練集和第一測(cè)試集進(jìn)行超參數(shù)優(yōu)化，得到最佳超參數(shù)組合；基于最佳超參數(shù)組合，對(duì)土壤侵蝕計(jì)算模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成的土壤侵蝕計(jì)算模型；其中，土壤侵蝕計(jì)算模型基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法構(gòu)建。

6、可選的，上述土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練規(guī)則包括：獲取預(yù)置數(shù)據(jù)庫(kù)中的多個(gè)第二預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)和各第二預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的土壤侵蝕數(shù)據(jù)，并對(duì)各第二預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)依次進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換、重采樣、裁切、歸一化和數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理；其中，各第二預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)的采集時(shí)間之間的時(shí)間長(zhǎng)度為預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度；基于數(shù)據(jù)增強(qiáng)處理后的各第二預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)和各第二預(yù)設(shè)對(duì)象數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的土壤侵蝕數(shù)據(jù)，生成訓(xùn)練樣本集；基于訓(xùn)練樣本集對(duì)土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練完成的土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型；其中，土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型基于時(shí)空卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法構(gòu)建。

7、可選的，上述土壤侵蝕分析包括空間分布分析、變化趨勢(shì)分析、疊加分析、侵蝕風(fēng)險(xiǎn)分析和因子關(guān)聯(lián)分析；其中，空間分布分析的規(guī)則包括：基于目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕計(jì)算結(jié)果和土壤侵蝕預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制水力侵蝕空間分布圖和風(fēng)力侵蝕空間分布圖；對(duì)比水力侵蝕空間分布圖和風(fēng)力侵蝕空間分布圖，確定目標(biāo)區(qū)域的平均侵蝕值、最大侵蝕值、最小侵蝕值、達(dá)到重度侵蝕條件的區(qū)域位置以及該區(qū)域位置的空間分布特征；變化趨勢(shì)分析的規(guī)則包括：基于目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕計(jì)算結(jié)果、土壤侵蝕預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)置數(shù)據(jù)庫(kù)，讀取不同年份的目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕數(shù)據(jù)，基于各年份的目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)各年份對(duì)應(yīng)的大于預(yù)設(shè)輕度侵蝕強(qiáng)度閾值的侵蝕面積；基于各年份對(duì)應(yīng)的大于預(yù)設(shè)輕度侵蝕強(qiáng)度閾值的侵蝕面積，繪制目標(biāo)區(qū)域的侵蝕面積變化趨勢(shì)圖；疊加分析的規(guī)則包括：基于水力侵蝕空間分布圖和風(fēng)力侵蝕空間分布圖，分別對(duì)僅受水力侵蝕影響的區(qū)域、僅受風(fēng)力侵蝕影響的區(qū)域以及同時(shí)受水力侵蝕和風(fēng)力侵蝕影響的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)識(shí)；侵蝕風(fēng)險(xiǎn)分析的規(guī)則包括：基于目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕計(jì)算結(jié)果和預(yù)設(shè)侵蝕風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)閾值，評(píng)估目標(biāo)區(qū)域中各區(qū)域位置的侵蝕風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；因子關(guān)聯(lián)分析的規(guī)則包括：基于目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕計(jì)算結(jié)果、土壤侵蝕預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、預(yù)置數(shù)據(jù)庫(kù)和預(yù)先確定的影響因子，利用相關(guān)性分析法和/或回歸分析法確定對(duì)土壤侵蝕影響最大的影響因子。

8、可選的，在得到土壤侵蝕分析結(jié)果之后，該方法還包括：基于土壤侵蝕分析結(jié)果，確定水土保持方案。

9、本發(fā)明第二方面提供一種土壤侵蝕分析系統(tǒng)，包括：土壤侵蝕計(jì)算模塊，用于將預(yù)處理后的目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練完成的土壤侵蝕計(jì)算模型中，以生成目標(biāo)區(qū)域的當(dāng)前土壤侵蝕等級(jí)圖，得到目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕計(jì)算結(jié)果；土壤侵蝕預(yù)測(cè)模塊，用于將預(yù)處理后的目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練完成的土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型中，以對(duì)目標(biāo)區(qū)域在預(yù)設(shè)未來(lái)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的土壤侵蝕等級(jí)圖進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；其中，預(yù)設(shè)未來(lái)時(shí)間長(zhǎng)度表征以當(dāng)前時(shí)刻為時(shí)間起點(diǎn)的預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度的未來(lái)時(shí)間；土壤侵蝕分析模塊，用于基于目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕計(jì)算結(jié)果、土壤侵蝕預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)置數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行土壤侵蝕分析，得到土壤侵蝕分析結(jié)果。

10、在本發(fā)明第三方面提供一種機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有指令，該指令在被處理器執(zhí)行時(shí)使得上述處理器被配置成執(zhí)行上述的土壤侵蝕分析方法。

11、在本發(fā)明第四方面提供一種電子設(shè)備，電子設(shè)備包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器中并可在上述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，上述處理器執(zhí)行上述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的土壤侵蝕分析方法。

12、通過(guò)上述技術(shù)方案，提供一種土壤侵蝕分析方法及系統(tǒng)將預(yù)處理后的目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練完成的土壤侵蝕計(jì)算模型中，以生成目標(biāo)區(qū)域的當(dāng)前土壤侵蝕等級(jí)圖，從而得到目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕計(jì)算結(jié)果。將預(yù)處理后的目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練完成的土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型中，以預(yù)測(cè)并生成目標(biāo)區(qū)域在預(yù)設(shè)未來(lái)時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的土壤侵蝕等級(jí)圖，從而得到目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)合目標(biāo)區(qū)域的土壤侵蝕計(jì)算結(jié)果、土壤侵蝕預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)置數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行土壤侵蝕分析，得到土壤侵蝕分析結(jié)果。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)跨區(qū)域小流域進(jìn)行土壤侵蝕動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的目的，并對(duì)不同區(qū)域的土壤侵蝕進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和土壤侵蝕變化預(yù)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)了分析不同區(qū)域的土壤侵蝕未來(lái)變化趨勢(shì)的目的，以為生成水土保持措施建議提供支持。

13、本發(fā)明實(shí)施方式的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。